Mô tả:
Công nghệ sinh học dược
Công nghệ
sinh học dược
PHẦN 1
Đại cương
Công nghệ sinh học
Các kỹ thuật sử dụng các hệ thống sống để tạo ra
sản phẩm
Truyền thống: Có từ rất lâu, Dựa trên kinh nghiệm,
vi sinh vật học
Công nghệ lên men
Hiện đại: Nửa sau thế kỷ 20, dựa trên sinh học phân
tử, sinh học tế bào, hóa sinh, …
Công nghệ gen
Công nghệ enzym-protein
Công nghệ tế bào
Các giai đoạn phát triển
Thế hệ một: sản xuất các sản phẩm thực phẩm và
nước uống lên men. Kỹ thuật được sử dụng bao gồm
lên men, nuôi trồng và nuôi cấy mô thực vật.
Thế hệ hai: sử dụng nuôi cấy tế bào hay nuôi cấy
mô để sản xuất. Sản phẩm của thế hệ này gồm
kháng sinh, enzym, vitamin, acid amin. Kỹ thuật
được sử dụng bao gồm đột biến và chọn lọc chủng vi
sinh vật và phương pháp lên men, nuôi cấy để sinh
sản phẩm tối ưu.
Thế hệ ba chính là CNSH hiện đại. Nó bao gồm các
kỹ thuật tái tổ hợp di truyền. Ứng dụng công nghiệp
của nó bao gồm dược phẩm, nông nghiệp, hóa chất,
y học. Các sản phẩm hiện nay đang là các protein trị
liệu, chẩn đoán, vaccin và cải tạo giống nông nghiệp.
Sự mở rộng nguồn gen
Công nghệ cổ điển tạo giống hay tính trạng mới dựa
vào lai tạo, đột biến-sàng lọc:
Giới hạn trong phạm vi loài và lân cận
Mất thời gian, hiệu suất không cao
Công nghệ hiện đại thao tác trên gen:
Cải tạo ở mức phân tử, dưới loài
Không còn giới hạn loài
Nhanh và hiệu quả
Nguồn gen vô tận
Phạm vi ứng dụng
Công nghệ sinh học xanh (Green Biotechnology):
CNSH áp dụng trong nông nghiệp và xử lý môi
trường.
Công nghệ sinh học trắng (White Biotechnology):
Sử dụng xúc tác sinh học và công nghệ lên men để
tạo ra các sản phẩm công nghiệp như hóa chất hay
enzym.
Công nghệ sinh học đỏ (Red Biotechnology):
CNSH ứng dụng trong y tế. Chẩn đoán và điều trị
bệnh. Sản xuất dược phẩm.
Các đặc điểm của CNSH
Đa năng
Đòi hỏi mức độ nghiên cứu cao
Đa lĩnh vực
Có tính hợp tác cao
Đặc điểm của CNSHYD
Đòi hỏi mức độ đầu tư cho nghiên cứu cao
Qui mô vừa và nhỏ
Tỷ lệ đầu tư nghiên cứu cao hơn sản xuất
Có tính phối hợp cao
Sản phẩm của CNSHYD
Chẩn đoán y học
Dự phòng bệnh
Vaccin
Thực phẩm chức năng
Điều trị bệnh
Sản xuất sinh phẩm chẩn đoán
Kỹ thuật chẩn đoán mới
Liệu pháp gen
Liệu pháp tế bào
Huyết thanh, kháng thể
Sản xuất dược phẩm
Dược phẩm tái tổ hợp
Thuốc có nguồn gốc sinh vật
Sản xuất thuốc bằng xúc tác sinh học
Nuôi cấy mô, tế bào
Các vấn đề của CNSH trong nước
Thiếu qui hoạch. Qui hoạch sai.
Đầu tư thấp.
Yếu kém trong phát triển nguồn nhân lực.
Bất hợp lý trong quản trị nhân lực.
Thiếu sự liên kết giữa cơ sở nghiên cứu và sản xuất.
Chưa có cơ sở hạ tầng công nghiệp thích hợp.
PHẦN 2
Công nghệ lên men
Công nghệ lên men
Định nghĩa: quá trình biến đổi do vi sinh vật thực
hiện trong điều kiện yếm khí hay hiếu khí
Sản phẩm
Sinh khối vi sinh vật
Enzym – protein vi sinh vật
Sản phẩm trao đổi chất: sơ cấp + thứ cấp
Các biopolymer và biosurfactant
Sản phẩm tái tổ hợp gen
Chủng vi sinh vật
1: Không gây bệnh cho người, động vật và môi
trường (GRAS - Generally Recognized As Safe)
2: Có thể gây khó chịu cho người, động vật và môi
trường
3: Gây bệnh, truyền bệnh nhưng có cách chữa trị
4: Gây bệnh, truyền bệnh rất nhanh nhưng chưa có
cách chữa trị
Thu nhận chủng
Phân lập từ môi trường
“săn lùng” (shotgun)
có định hướng (objective)
Ngân hàng chủng
Nhanh, ít tốn kém
Không có tính cạnh tranh
Yêu cầu của chủng công nghệ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Ổn định di truyền
Sản xuất hiệu quả sản phẩm mong muốn, và con
đường sinh tổng hợp sản phẩm đã được khảo sát kỹ
Không cần hay ít cần các bổ sung vitamin và yếu tố
tăng trưởng
Sử dụng được các cơ chất phổ biến và rẻ tiền
Có thể biến đổi di truyền được
An toàn, không gây bệnh, và không sản xuất chất
độc, trừ khi đó chính là sản phẩm
Dễ dàng thu hoạch từ quá trình lên men
Dễ dàng phá vỡ tế bào nếu sản phẩm là nội bào
Ít tạo ra sản phẩm phụ để thuận tiện cho việc tinh
chế sản phẩm
Cải tạo chủng
Tái tổ hợp tự nhiên
Gây đột biến
Đột biến ngẫu nhiên
Đột biến nhân tạo - cảm ứng
Sử dụng base tương đồng
Thay đổi về hóa học của các base
Chiếu xạ
Gây đột biến bằng transposon
Lai ghép tế bào trần và biến nạp gen
Thao tác di truyền trên vi sinh vật
Chiến lược thao tác di truyền
Sàng lọc gen từ tế bào nguồn
Cô lập gen quan tâm: tạo dòng
Thực hiện các biến đổi cần thiết
Đưa gen trở lại tế bào đích
Kiểm tra và sàng lọc chủng mới
Sàng lọc thể đột biến
Kiểu hình quan sát được
Khuyết dưỡng: cấy trên môi trường tối thiểu
Tổng hợp gây chết
Kháng chất chuyển hóa
Khóm vệ tinh
Quang ứng động, hóa ứng động
Khác biệt tỷ trọng: ly tâm phân đoạn
Làm giàu thể khuyết dưỡng bằng
penicillin
Gây đột biến:
UV, HNO2,…
Rửa và phân tán ở
mật độ 107/ml
Nuôi cấy 5 h trong
môi trường hoàn
chỉnh
Thêm 100 U/ml
penicillin
Ủ 5 h trong môi
trường glucose
không chứa nitơ
Nuôi cấy 2-20 h
Loại bỏ penicillin
Pha loãng đến 50100 tế bào/hộp
Nhân bản
Môi trường
hoàn chỉnh
Môi trường
tối thiểu
Môi trường
hoàn chỉnh
Bảo quản giống vi sinh vật
Ngân hàng tế bào
Ngân hàng gốc (master cell bank)
Ngân hàng làm việc (working cell bank)
Cấy chuyền
Làm khô
Đông khô
Đông lạnh
- Xem thêm -